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[김범준의 옆집물리학]코끼리 귀

또또링3

2026-09-21 11:28 1 0

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코끼리 모습을 떠올려보자. 이름 자체가 ‘코가 긴 이’라는 뜻이니 아무래도 자유자재로 움직이는 긴 코가 먼저 떠오른다. 이어서 굵은 다리, 털이 드문 쭈글쭈글한 피부, 그리고 커다란 귀도 생각난다. 코끼리의 특징적인 모습을 물리학의 방식으로 이해해보자.
코끼리 다리가 굵은 이유를 찾기 위해 중요한 것이 물리학의 압력이다. 힘을 면적으로 나눈 것이 압력이어서 똑같은 힘으로 밀어도 면적이 작을수록 압력이 커진다. 압정의 평평한 면을 손가락으로 밀면 손가락은 멀쩡해도 압정의 뾰족한 끝은 게시판의 나무를 뚫는다. 손가락 피부가 나무판보다 더 부드러운데도 말이다. 물질마다 버틸 수 있는 최대 압력이 정해져 있다. 이보다 큰 압력이 가해지면 물질은 버티지 못한다. 뾰족한 압정 끝은 단면적이 작아 큰 압력으로 나무판을 뚫고, 압정의 평평한 면은 면적이 커서 작은 압력으로 미니 손가락은 멀쩡하다. 압정으로 게시물을 부착할 때마다 우리 모두 물리학을 이용하는 셈이다. 물리학 책을 덮고 눈을 들어 창밖을 보면 그곳에도 물리학이 있다. 물리학은 세상 어디에나 있다.
굵은 코끼리 다리도 압정과 마찬가지로 압력으로 이해할 수 있다. 다리가 버틸 수 있는 최대 압력보다 실제 작용하는 압력이 크면 다리는 버티지 못한다. 코끼리는 덩치가 커서 무게도 크다. 이 큰 무게가 만들어내는 압력을 줄여 다리가 버틸 수 있는 최대 압력보다 작게 하려면 어떻게 해야 할까? 다리를 두껍게 해서 단면적을 늘리는 것이 진화가 찾아낸 해결책이다. 긴 진화의 과정에서 덩치가 커지면서 다리의 단면적도 함께 늘어난 코끼리가 생존에 유리했을 것이 당연하다. 코끼리 다리가 굵은 이유는 간단하다. 덩치 큰 코끼리는 무겁기 때문이다.
모든 포유동물은 체온을 일정하게 유지한다. 생화학 반응으로 몸 전체가 만들어내는 열에너지가 몸 밖으로 적절히 방출되지 않는다면 내부의 온도가 끊임없이 오를 수밖에 없다. 코끼리 체온이 일정한 이유는 안에서 만들어낸 것과 정확히 같은 양의 열에너지가 밖으로 방출되기 때문이다. 대충 어림해 세포 하나가 만들어내는 열에너지가 일정하다고 가정하면 코끼리가 만들어내는 열에너지는 몸의 부피에 비례한다. 한편, 코끼리가 몸 밖으로 방출하는 열에너지는 몸의 부피가 아니라 피부 전체의 겉면적에 비례한다. 부피는 길이의 세제곱에 비례하고 면적은 제곱에 비례하니, 길이가 10배인 동물이 만들어내는 1000배의 에너지 중 방출할 수 있는 것은 기껏 100배에 불과하다. 코끼리는 늘 덥다.
추위가 아닌 더위가 문제인 코끼리는 그럼 어떻게 이 난제를 해결했을까? 피부에 털이 많다면 열을 잘 전달하지 않는 공기층이 털 주변에 머물며 열 방출을 방해한다. 코끼리는 몸 표면의 털을 줄였다. 매끈한 피부를 쭈글쭈글하게 만드는 것도 도움이 된다. 공기와 접촉하는 유효 면적이 늘어나 더 많은 열을 방출할 수 있기 때문이다. 진화의 과정에서 코끼리는 몸 표면 털을 줄이고 피부를 쭈글쭈글하게 만들어 더위를 피했다.
자, 이제 코끼리 귀가 어떤 역할을 하는지 독자도 예상해 답할 수 있다. 코끼리 귀는 자동차 라디에이터다. 엔진 주변을 흐르며 열을 흡수해 온도가 높아진 냉각수는 자동차 앞부분 구불구불 길게 관이 이어진 라디에이터를 통과하며 차 밖에서 유입된 차가운 공기와 만나 온도가 낮아진다. 라디에이터의 구조를 찾아보라. 공기와 접촉하는 면적을 가능한 늘리려는 디자인이 구현된 것을 한눈에 알아볼 수 있다. 코끼리 귀도 마찬가지다. 넓은 면적의 코끼리 귀에 분포한 많은 혈관을 통해 흐르는 높은 온도의 혈액은 차가운 공기와 만나 열을 방출해 식는다.
힘을 면적으로 나눈 것이 압력이며 면적은 길이의 제곱에, 부피는 세제곱에 비례한다는 것만으로도 코끼리는 왜 코끼리처럼 생겼는지 어느 정도 답할 수 있다. 덩치가 커 무거운 몸무게를 굵은 다리로 버티고, 덩치가 커 몸이 더워지니 털 없앤 쭈글쭈글한 피부와 커다란 귀로 열을 방출한다. 물리학을 이용해 코끼리 귀의 면적을 정확히 계산해낸 것은 아니다. 하지만 물리학은 코끼리 귀가 왜 큰지 설명한다.
무엇이라도 정확히 계산하는 사람이 물리학자라고 생각했다면 오해다. 이해를 위해 초점 흐린 눈으로 세상을 보는 것이 물리학의 방식이다. 앞에서 길이가 10배면 생성 에너지가 1000배라는 추정도 정확지 않다. 실제는 200배 정도다. 그래도 코끼리 모습 설명에서 바뀔 것은 없다. 대충하는 어림이 물리학의 장기다. 더 나은 이해를 위해 고른 길이다.
이형일 부총리 겸 재정경제부 장관 후보자 앞에는 민생물가와 국제유가, 부동산 세제 논란 등 현안이 산적해 있다. 반도체 호황 등으로 거시지표는 개선되고 있지만 소매판매 부진과 청년층 고용 한파로 체감경기와의 간극은 여전하다. 여기에 기획예산처 분리로 예산 편성권이 떨어져 나간 상황에서 경제 컨트롤타워로서의 정책 조정력을 어떻게 확보할지도 숙제로 꼽힌다.
당장 첫 시험대는 추석을 앞둔 밥상물가다. 이 후보자는 지난 18일 서울 노원구 공릉 도깨비시장을 찾아 “장바구니 물가와 소상공인의 어려움을 세심히 살피고 정부 대책이 원활히 집행되도록 챙기겠다”고 밝혔다.
지난달 소비자물가는 1년 전보다 3.1% 올랐고, 생활물가지수도 3.2% 상승하며 3%대에 재진입했다. 정부는 물가 안정을 위해 이달 말까지 역대 최대 규모인 1930억원의 농축수산물 할인 쿠폰을 투입 중이지만, 국제유가 상승까지 겹치면서 물가 관리 부담은 한층 커졌다.
특히 중동발 원유 공급 불안은 물가 흐름을 좌우할 주요 변수다. 한동안 소강상태를 보였던 미국·이란 간 무력 충돌을 둘러싼 긴장이 다시 고조되면서 국제유가도 큰 폭으로 상승했다. 국제유가 상승은 국내 휘발유·경유 가격에 반영되는 데 그치지 않고 운송비와 생산비를 끌어올려 물가 전반에 상승 압력으로 작용한다.
부동산 세제 개편안 수습도 발등의 불이다. 이 후보자는 재경부 1차관 시절 실거주자와 비거주자의 종부세 기본공제를 차등화하는 방안을 설계했지만, 세 부담이 급증한다는 반발에 기본공제 축소 방침을 수정했다. 그러나 이후에도 여당 일각에서 추가 보완 요구가 이어지는 만큼 정책의 일관성을 높이고 시장의 불확실성을 줄이는 일이 과제로 남았다.
‘반도체 착시’에 가려진 내수 부진과 청년 고용 절벽 해소도 시급한 현안이다. 이재명 대통령은 18일 기자회견에서 “지표 개선이 국민 삶의 개선으로 이어지지 못했다는 물음에 적극 답하지 못했다”며 체감경기 개선을 강조했다. 실제 수출 증가율과 달리 소매판매액지수는 정체 상태를 벗어나지 못하고 자영업자 폐업이 급증하는 등 양극화가 뚜렷하다. 청년층(15~29세) 고용률은 2년 4개월 연속 하락세를 지속하고, 실업률은 4년 만에 최고 수준을 나타냈다.
경제 컨트롤타워 역할을 재정립하는 것도 과제다. 대통령 중심 국정 운영 동력이 강한 정권 임기 초반이면서 ‘경제통’ 김용범 정책실장의 존재 때문에 그간 재경부의 적극적 역할이 보이지 않는다는 지적이 많았다.
다만 김 정책실장이 지난 1일 사퇴하면서 여건이 달라졌다. 그 자리를 ‘경제 성장’보다는 ‘과실 분배’에 중점을 두고 사회·복지 분야 인사로 채울 것이란 관측이 지배적이다. 이재명 대통령 역시 지난 18일 기자간담회에서 정책실장 인사에 대해 “지금 많이 부족하다고 느끼는 사회 정책을 강화하는 방향으로 정책의 중심을 살짝 이동해야 되지 않냐는 지적이 있다”며 “그 점에 대해서도 고심하며 적당한 인물을 찾는 중”이라고 말했다.
특히 이 후보자는 경제관계장관회의의 사전 심의·조정 기능을 강화하고, 주요 현안을 수시로 논의하는 경제현안간담회를 운영하겠다는 구상을 밝힌 바 있다. 부처 간 이해관계가 엇갈리는 사안을 사전에 조율해 공식 의사결정의 속도와 일관성을 높이겠다는 취지다. 과거 기획재정부와 달리 재경부에 예산권이라는 강력한 조정 수단이 사라진 상황에서 산업·금융·세제·노동 등 여러 부처에 걸친 경제정책을 얼마나 효과적으로 조율할지가 이형일 경제팀의 리더십을 가늠할 시험대가 될 전망이다.
강병구 인하대 교수는 20일 “새 경제팀은 반도체·인공지능(AI)를 새로운 성장동력으로 키우는 동시에 그 성과가 국민의 삶과 경제 전반으로 확산되도록 하는 데 역점을 둬야 한다”고 말했다.
인간이 원격에서 움직임을 통제하는 ‘사이보그 바퀴벌레’로 재난 현장에 고립된 생존자에게 진통제 등 약물을 주사할 수 있는 기술이 개발됐다. 종전의 인명 구조 방식을 바꿀 중요한 계기가 될 것으로 보인다.
호주 퀸즐랜드대와 뉴사우스웨일스대 소속 과학자들이 구성한 공동 연구진은 최근 국제학술지 ‘어드밴스드 사이언스’를 통해 재난 현장에 고립된 생존자에게 약물을 주사기로 투여하는 사이보그 바퀴벌레를 발표했다.
지난 수년 새 싱가포르와 일본 등 과학계에서는 바퀴벌레를 건물 붕괴 등 재난 현장에서 생존자 수색 목적으로 사용하는 기술을 고안하고 있다. 이들은 살아있는 바퀴벌레 신경계에 특수 장치를 꽂아 생물과 기계의 경계를 넘나드는 존재로 만든다. 그 뒤 원격에서 운동 방향을 통제해 잔해 내부를 촬영하는 임무를 주로 맡긴다.
연구진이 활용한 것은 ‘북퀸즐랜드 거대 굴파기 바퀴벌레’다. 길이가 8㎝다. 이 정도 덩치는 일반적인 소형 로봇보다 훨씬 작다. 콘크리트 잔해가 쌓인 재난 현장에 들여보내기에 적합하다. 그러면서도 방향 통제를 위한 전자 장비를 등에 짊어질 수 있다. 개미처럼 너무 작은 곤충은 하지 못 하는 일이다.
그런데 연구진의 사이보그 바퀴벌레는 기존 사이보그 바퀴벌레와 임무가 다르다. 단순 인명 수색이 아니라 생존자에게 주사를 놓는 일이다.
이런 임무에는 이유가 있다. 재난 현장에서는 생존자 위치를 확인해도 잔해를 치우는 데 걸리는 시간 때문에 즉각 구조하지 못 하는 일이 많다. 그동안 생존자는 잔해 안에서 고통에 시달리거나 신체 상태가 악화할 수 있다.
이때 연구진의 사이보그 바퀴벌레가 생존자에게 다가가 진통제나 기타 약물을 주사한다. 생존자가 구조 때까지 버틸 수 있게 돕는다. 연구진이 공개한 동영상을 보면 주사기를 등에 짊어진 사이보그 바퀴벌레는 탱크와 비슷한 형상이다. 주삿바늘은 생존자와 약 15㎝ 떨어진 거리에서 탄환처럼 발사된다.
주사기를 짊어진 사이보그 바퀴벌레는 혼자서 움직이지 않는다. 카메라를 단 또 다른 사이보그 바퀴벌레와 한 팀이다. 잔해 밖에서 인간 조종자가 카메라를 장착한 사이보그 바퀴벌레로 생존자 위치를 확인한 뒤 주사기를 짊어진 사이보그 바퀴벌레를 정확히 유도해 ‘발사’ 명령을 내린다. 주사 여부는 철저히 인간 통제하에 실시된다.
연구진은 “추가 연구와 현장 시험이 계속된다면 5~10년 안에 이번 사이보그 바퀴벌레가 재난 현장에 실제 투입될 수 있을 것”이라고 밝혔다.

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